Backward propagating quantum repeater protocol with multiple quantum memories
具有多个量子存储器的量子中继器在长距离上提供高吞吐量、低延迟和高保真度量子态(量子比特)传送。然而,传统的量子中继器协议需要中继器节点中的多个量子存储器之间的完全连接,这在技术上具有挑战性。在这里,我们提出了一种基于反向传播光子发射和吸收的量子中继器协议,其中量子存储器在时域中被多路复用,以加速单个传输通道,而不需要完全连接,大大促进了物理实现。虽然该协议是用金刚石中的氮空位(NV)中心描述的,但它适用于各种物理系统,并为分布式量子计算和量子互联网开辟了高速高保真量子网络的可能性。
2022-05-09 quant-ph
Cavity enhanced storage - preparing for high efficiency quantum memories
已经提出了腔辅助的量子存储器存储[PRA 82,022310(2010),PRA 82,022311(2010)],用于使用弱吸收材料来创建有效的(接近统一的)量子存储器。使用这种方法,我们实验证明了一个显着的(约20倍)增强量子存储器的效率相比,没有腔的情况下。实验中观察到了由吸收工程引起的强色散,它直接影响腔线宽。从GHz到MHz,腔模间距和腔线宽减小了3个数量级以上。我们不知道任何以前的观察几个数量级的腔模间距和腔线宽减少,由于慢光效应。
2013-02-08 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Optimal interfacing a GHz-bandwidth heralded single photon source with on-demand, broadband quantum memories
光子学提供了一条在环境条件下实现快速和分布式量子计算的途径,前提是光子源和逻辑门可以确定性地操作。量子存储器能够根据需要存储和重新发射光子,通过同步随机事件实现准确定性操作。我们最近将拉曼型量子存储器与行波光子源连接起来。在这里,我们讨论的贸易空间的光谱特性,这样的来源,我们提出了我们的源,这代表了一个实际的妥协,使被动稳定性,高亮度的单通配置,高纯度和良好的匹配,我们的Cs蒸汽存储器的测量。
2017-09-10 quant-ph
Machine-Learning-Enhanced Quantum Optical Storage in Solids
针对固态量子存储器效率低的问题,本文结合被动优化与机器学习实现近6倍效率提升,并保持高信噪比、单光子级相干存储及原有带宽。
2024-04-05 quant-ph
Generation of Narrow-Band Polarization-Entangled Photon Pairs for Atomic Quantum Memories
我们报道了一个通过腔增强自发参量下转换实现的线宽为9.6 MHz的窄带偏振纠缠光子源。该线宽与基于原子系综的量子存储器的典型线宽相当。通过合理设置不同偏振态之间的腔长差、采用温控标准具和主动稳腔,实现了单模输出。利用量子态层析技术对纠缠态进行了表征,得到了与最大纠缠态之间94%的保真度。通过双光子干涉直接测得相干长度为32 m。
2008-11-03 quant-ph
Distributed Quantum Computing Utilizing Multiple Codes on Imperfect Hardware
量子比特有技术缺陷。此外,可以可行地实现的组件的容量是有限的。因此,需要分布式量子计算来扩展量子计算机。本文提出了一种新的量子计算机体系结构,该体系结构考虑到了量子计算机的缺陷,旨在通过连接由多个量子CPU和存储器组成的量子计算机来实现分布式计算。量子CPU采用具有更快逻辑门的量子纠错码,量子存储器采用在空间资源要求方面更优越的代码。本文以量子纠错码为研究对象,给出了表面码容忍器件故障等静态丢失的一种实用、具体的方法。实际假设的数值模拟表明,90%的功能量子比特产量勉强能够构建大规模系统,通过在制造后测试期间剔除较差的50%晶格。即使剔除90%的生成晶格,80%的产量也不可用。针对量子计算机内部连接和量子计算机之间的连接,本文提出了一种桥接异构量子纠错码的容错方法。数值模拟表明,该方案丢弃任何检测到错误的量子态,无论物理错误率如何,都能获得足够的逻辑错误率,以换取增加的资源消耗。本文给出了适用于存储器的表面码的一种新的扩展。该代码被示出为需要更少的物理量子比特来编码逻辑量子比特比传统的代码。该代码实现了每个逻辑量子比特减少50%的物理量子比特。总的来说,提出分布式量子计算机架构的元素被汇集在一起。
2017-04-09 quant-ph
Experimental demonstration of memory-enhanced scaling for entanglement connection of quantum repeater segments
量子中继协议是实现长距离量子通信和大规模量子网络的有效途径。量子中继器协议的一个关键思想是使用长寿命的量子存储器来实现不同中继器段之间的高效纠缠连接。在这里,我们报告了一个实验,实现了有效的连接的两个量子中继段通过按需纠缠交换使用两个原子量子存储器的存储时间为几十毫秒。随着存储器的增强,成功的纠缠连接的速率证明了标度变化的加速。实验实现了两个量子中继器段的纠缠连接,并具有有效的存储增强缩放功能,这证明了量子中继器协议的一个关键优势,这是未来大规模量子网络的基石。
2022-01-28 quant-ph
Enhancing multiphoton rates with quantum memories
单光子是光量子信息处理的重要资源。然而,有效的和确定性的单光子源还不存在。到目前为止,量子处理原语的实验演示已经实现了使用不确定性的来源相结合的预示和/或postselection。不幸的是,即使是8个光子,数据速率也已经很低,以至于大多数实验都不可行。众所周知,量子存储器能够存储光子,直到需要它们,是这种“缩放灾难”的潜在解决方案。在这里,我们详细分析了量子存储器产生多光子态的好处,展示了如何将生产率提高许多数量级。我们将数量$ηB$确定为这方面最重要的品质因数,其中$η$和$B$分别是存储器的效率和时间带宽积。
2013-05-04 quant-ph
A fully packaged multi-channel cryogenic module for optical quantum memories
本文提出一种用于光量子存储器的全封装多通道低温量子发射器模块,解决了色心异质集成与低温兼容封装难题,推动了分布式传感等量子网络应用的发展。
2023-05-17 quant-ph
Efficient Teleportation between Remote Single-Atom Quantum Memories
我们在遥远的实验室中演示了量子比特在两个单原子之间的隐形传态。使用时间分辨的光子Bell态测量,我们实现了(88.0+/-1.5)%的隐形传态保真度,这在很大程度上取决于我们的纠缠保真度。在自由空间中的低光子收集效率通过将每个原子捕获在光学腔中来克服。由此产生的0.1%的成功概率比以前使用远程材料量子比特的实验大了近5个数量级。它主要受到光子传播和检测损耗的限制,并且可以通过基于腔的确定性Bell状态测量来增强。
2013-04-02 quant-ph
Efficient reversible entanglement transfer between light and quantum memories
光与物质之间的可逆纠缠转移是量子信息技术不断发展的关键。量子网络及其设想的应用,例如,除了直接传输、分布式量子计算或增强感测之外的安全通信依赖于节点之间的纠缠分布。虽然已经证明了纠缠转移,但目前的障碍是该过程的有限效率,这可能会损害多步骤架构的可扩展性。在这里,我们展示了有效的转移预示着单光子纠缠进出两个量子存储器的基础上大合奏的冷铯原子。我们实现了一个整体的存储和检索效率为85%,连同保存的抑制约10%的相干态的值的双光子分量。我们的工作是实现大规模网络和增加功能所需的重要能力。
2021-04-13 quant-ph
Generation of a macroscopic entangled coherent state using quantum memories in circuit QED
$W$型纠缠态可以用作量子信道,例如,量子隐形传态、量子密集编码和量子密钥分发。在本工作中,我们提出了一种利用量子存储器在电路QED中产生宏观$W$型纠缠相干态的方法。这里考虑的存储器是氮空位中心系综(NVE),每个位于不同的腔中。该建议不需要最初在相干态而不是基态中制备每个NVE,这将显著降低其实验难度。在大部分工作时间内,每个腔保持真空状态,从而极大地抑制了由腔衰减引起的退相干和不需要的腔间串扰。此外,只需要一个外腔耦合器量子比特。该方法具有较强的通用性,可用于产生分布在不同腔中的原子系综或其他自旋系综的$W$态。
2016-03-12 quant-ph
A Cavity-Enhanced Room-Temperature Broadband Raman Memory
宽带量子存储器在未来的光子量子信息协议中作为复用元件具有很大的前景。碱蒸气拉曼存储器结合了高带宽存储、按需读出和在室温下操作而没有碰撞荧光噪声。然而,以前的实现方式需要大的控制脉冲能量,并遭受四波混频噪声。在这里,我们提出了一种拉曼存储器,其中存储相互作用是由一个低精细度双折射腔调谐到同时与信号和控制领域的共振,大大降低了所需的能量来驱动存储器。通过对反斯托克斯场进行工程反共振,我们还抑制了四波混频噪声,并报告了拉曼型温蒸汽存储器中尚未实现的最低无条件噪声基底,每个脉冲$(15\pm2)\times10^{-3}$光子,总效率为$(9.5\pm0.5)$ %。
2015-10-15 quant-ph
Conditional control of the quantum states of remote atomic memories for quantum networking
量子网络有望通过量子中继器架构将量子资源分布在远程位置,从而实现信息处理的革命性进步。量子网络由用于存储和处理量子态的节点以及用于在它们之间传输状态的信道组成。这种网络的可扩展性关键取决于对存储在单独的量子存储器中的状态执行条件运算的能力。在这里,我们报告的第一个实现这样的条件控制的两个原子的存储器,位于不同的设备,这导致同时获得一对单光子的概率增加了28倍,相对于没有条件控制的情况。作为第一个应用程序,我们证明了远程产生的单光子的波包的相消干涉的观察高度的不可分辨性。我们的研究结果在实验上证明了一个基本原则,使可扩展的量子网络,以及线性光学量子计算的应用。
2006-11-16 quant-ph
Toward a Scalable Linear-Cavity Enhanced Warm-Vapor Photonic Quantum Memory
该研究提出一种线性腔增强的暖蒸气ORCA量子存储器,通过强磁场与偏振控制实现无多普勒相互作用,无需光泵浦,以更小体积和功耗实现GHz带宽、近单位效率、无噪声的量子存储,并证明大规模阵列的可行性。
2025-10-10 quant-ph
Cavity-assisted atomic Raman memories beyond the bad cavity limit: effect of four-wave mixing
量子存储器不仅可以用于量子信息的存储,而且可以用于对量子态的系综的实质性操纵。因此,这种操作的速度以及写入和检索持续时间相对较短的信号的能力变得重要。以前已经考虑了腔增强原子拉曼存储器的效率的限制,其持续时间不大于腔场寿命,即,超过坏腔限制的信号。在这项工作中,我们调查的四波混频噪声,所产生的检索相对较短的信号从腔辅助存储器,从而补充了最近的考虑由其他作者,谁主要集中在大腔衰减率的限制。四波混频噪声通常被认为是一个重要因素,能够阻止在各种原子、固态等实现中实现高存储器质量。边带噪声源(相对于量化信号,由腔支持)在四波混频中起重要作用。我们提出了一种方法,允许一个帐户的边带量子噪声源的不同的物理起源在腔辅助原子存储器使用统一的理论框架,基于一个双波段的光谱滤波的噪声源。我们证明,在这样的光谱选择性存储器的边带原子噪声源基本上有助于四波混频噪声的检索信号上的边带量化场进入腔体的标准。
2018-07-29 quant-ph
Scalable low loss cryogenic packaging of quantum memories in CMOS-foundry processed photonic chips
针对集成固态量子存储器的PIC实用化封装难题,本文提出基于表面光栅耦合器与角度抛光光纤阵列的低温可扩展低损耗封装方法,并实现毫开尔文下全控制集成、光纤到量子存储器损耗低于3 dB的模块。
2025-03-18 quant-ph
High-performance cavity-enhanced quantum memory with warm atomic cell
高性能的光量子存储器是量子信息技术的重要组成部分。尽管基于光与原子相互作用的光量子存储器取得了很大的进展,但由于存在存储效率和噪声之间的矛盾,这些存储器的物理特性仍然不能满足实际量子信息系统的应用要求。在这里,我们报告了一个高性能的腔增强的电磁感应透明存储器与温暖的原子单元,其中的时间反转方法的基础上优化的空间和时间模式的方案被应用。直接测量存储效率高达67%,同时达到接近量子噪声极限的噪声水平。实验证明,对于一组具有不同相位和振幅的高斯分布相干态,其平均相干度超过了经典的基准相干度。实现的量子存储器平台能够保持量子化的光学态,为分布式量子逻辑门、量子增强原子磁力学等量子信息系统的应用奠定了基础。
2022-06-17 quant-ph
Distributed fault-tolerant quantum memories over a 2xL array of qubit modules
本研究提出基于2×L模块阵列的分布式容错量子存储器架构,借助循环移位连接器实现量子LDPC码的分布式纠错,通过两种布局策略适配不同码型,数值模拟验证其在物理错误率10^-3时逻辑错误率低于2×10^-6。
2025-08-03 cs.IT math.IT quant-ph
Telecom-heralded entanglement between remote multimode solid-state quantum memories
未来的量子网络将能够在遥远的位置之间分配纠缠,并允许在量子通信,量子传感和分布式量子计算中的应用。这个网络的核心是在远程互连的量子节点上产生和存储纠缠的能力。虽然各种性质的远程物理系统已经成功地纠缠在一起,但这些实现都没有涵盖网络操作的所有要求,例如电信兼容性和多模操作。在这里,我们报告了两个空间分离的量子节点之间的纠缠的演示,其中纠缠存储在多模固态量子存储器中。在每个节点处,掺杂镨的晶体存储相关对的光子,其中第二个光子处于电信波长。放置在不同实验室的量子存储器之间的纠缠通过以高达1.4 kHz的速率检测电信光子来预示,并存储在晶体中预定的存储时间高达25微秒。我们还表明,所产生的纠缠是强大的,对损失的先驱路径,并演示时间复用操作,62个时间模式。我们的实现可扩展到更长距离的纠缠,并为基于固态资源的现场部署的多路复用量子中继器提供了一条可行的路线。
2021-01-13 quant-ph
Universal and Operational Benchmarking of Quantum Memories
量子存储器--存储和忠实恢复未知量子态的能力--对量子增强技术至关重要。因此,迫切需要有操作意义的手段,以基准候选存储器在不同的物理平台。在这里,我们介绍了一个通用的基准,其特点是它在多个关键操作设置的相关性,精确量化(1)存储器对噪声的鲁棒性,(2)其合成所需的无噪声量子位的数量,(3)其加速统计采样任务的潜力,以及(4)在超越经典限制的非本地游戏中的性能优势。该措施是解析计算的低维系统,可以有效地限制在实验中没有层析成像。因此,我们将量子存储器作为一种有意义的资源来说明,我们的基准反映了它的创建成本和它可以实现的目标。我们在五量子位IBM Q硬件上演示了基准测试,并将其应用于见证错误抑制技术的有效性和量化非马尔可夫噪声。因此,我们提出了一个实验上可访问的,实际上有意义的,和普遍相关的量词的记忆的能力,以保持量子优势。
2020-06-15 quant-ph
Resource Estimation for Delayed Choice Quantum Entanglement Based Sneakernet Networks Using Neutral Atom qLDPC Memories
本文提出由中心方借助中性原子 qLDPC 量子存储器和延迟选择纠缠交换构建 sneakernet 量子网络,并证明其相较表面码具有更优资源扩展性。
2025-03-19 quant-ph
Quantum storage and manipulation of heralded single photons in atomic quantum memories
我们展示了在基于电磁感应透明的原子量子存储器中,来自腔增强自发参量下转换(SPDC)源的窄带预示单光子的存储和操纵。我们发现,非经典的相关性之间的预示和检索的光子存储过程后保存。通过在反演过程中改变耦合场的强度,我们进一步证明了单光子的波形或带宽可以被操纵,甚至可以增强光子对之间的非经典关联。与以前的工作不同,我们的SPDC源是单模的频率,这不仅减少了实验的复杂性所产生的外部滤波,但也增加了有用的光子产生率。我们的结果可以很容易地放大,从而为未来实现大规模应用在量子信息处理奠定了基础。
2019-07-12 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Enhancing Quantum Memories with Light-Matter Interference
提出利用相长光-物质干涉增强量子存储协议的方法,在热铯蒸气 Raman 存储器中实现三倍以上效率提升,并预测其可在多种架构中实现低噪声、高带宽、高效率存储。
2025-08-29 quant-ph
Entangling single atoms over 33 km telecom fibre
遥远的量子存储器之间的纠缠是量子网络的关键资源。基于量子中继协议,这些网络将促进高效的大规模量子通信和分布式量子计算。然而,尽管付出了巨大的努力,基于光纤的长距离网络链接尚未实现。在这里,我们提出的结果表明,两个独立的,远程单原子量子存储器之间的纠缠产生的光纤链路的总长度高达33公里。为了克服铷量子存储器最初发射的光子在长光纤中的衰减损耗,我们采用保偏量子频率转换到低损耗电信波段。所提出的工作是实现高效量子网络链路的里程碑。
2021-11-30 quant-ph
A cold atom temporally multiplexed quantum memory with cavity-enhanced noise suppression
未来的量子中继器架构能够在大距离上有效地分发以光的量子态编码的信息,将受益于多路复用的光子量子存储器。在这项工作中,我们展示了一个时间复用的量子中继节点在激光冷却的$^{87}$ Rb原子云。我们采用DLCZ协议,其中光子对和单个集体自旋激发(所谓的自旋波)使用写脉冲的训练在几个时间模式中创建。为了使自旋波在不同的时间模式可区分,并使选择性读出,我们控制的失相和rephasing的自旋波的磁场梯度,这会导致一个可控的可逆非均匀加宽所涉及的原子超精细水平。我们证明,通过将原子系综嵌入低精细光学腔中,多模操作中产生的附加噪声被强烈抑制。通过采用前馈读出,我们展示了高达10个时间模式的可区分检索。对于每个模式,我们证明了第一和第二光子之间的非经典相关性。此外,我们观察到的相关光子对的速率的增强,因为我们增加了存储在存储器中的时间模式的数量。报告的能力是基于多路复用量子存储器的量子中继器架构的关键要素。
2020-03-18 quant-ph
Remote Entanglement of Superconducting Qubits via Solid-State Spin Quantum Memories
远程超导系统之间的量子通信正在被深入研究,以增加集成的超导量子比特的数量并实现分布式量子计算机。由于光学光子必须用于稀释制冷机外部的通信,因此已经广泛研究了微波光子到光学光子的直接转换。然而,直接转换方法存在增加的光子噪声、由于强光泵而产生的加热以及对大协同性的要求。相反,对于超导量子比特之间的量子通信,我们提出了一种使用固态自旋量子存储器的纠缠分布方案,该存储器作为微波和光子的接口。与使用高功率光泵的方案相比,量子存储器使量子通信在冰箱内部没有显著的加热。此外,引入量子存储器自然使使用多个存储器的纠缠和并行化成为可能。
2022-03-07 physics.app-ph quant-ph
Storage and retrieval of single photons transmitted between remote quantum memories
基本量子网络操作涉及将量子比特状态存储在原子量子存储器节点中,然后通过单光子激发将信息检索并传输到远程量子存储器节点以进行进一步存储或分析。因此,量子网络操作的实现以实现这种物质到光和/或光到物质量子态映射的能力为条件。在这里,我们报告了使用两个远程原子系综生成、传输、存储和检索单个量子的情况。通过Duan、Lukin、Cirac和Zoller(DLCZ)的协议[Nature v.414,413(2001)],从A点的冷原子系综产生单个光子,并通过100米长的光纤将其导向B点。光子经由Fleischhauer和Lukin的暗态极化激元方法转换成单个集体激发[Phys. Rev. Lett. 84,5094(2000)]。在可编程的存储时间之后,原子激发被转换回单个光子。对于500纳秒的存储时间,通过测量λ关系参数α,实验证明了这一点。通过强度互相关测量观察到超过十微秒的存储时间。存储周期的长度比实现光子和原子量子之间的转换的时间长两个数量级。远程量子存储器之间的单量子受控传输是迈向分布式量子网络的重要一步。
2005-11-02 quant-ph
Enhanced security in Quantum Token protocols using Hybrid Spin-Photon Interfaces
University of Stuttgart(斯图加特大学)
本文提出通过混合自旋-光子接口提升量子令牌协议的安全性,利用高保真度纠缠和相干存储实现更安全的量子令牌生成与验证。
2026-03-10 quant-ph
Quantum memories for fundamental science in space
研究和验证量子力学基础和广义相对论之间的联系需要极其敏感的量子实验。为了最终深入了解这一迷人的物理学领域,在太空中实现专门的实验迟早会成为必要。量子技术,特别是量子存储器,正在提供新的方法来获得结论性的实验结果,因为它们的先进发展状态得到了几十年的进步的支持。长时间存储量子态将使研究天文基线上的贝尔测试成为可能,提高研究引力对量子系统影响的测量精度,或者使量子传感器和时钟的分布式网络成为可能。我们在这里推广利用量子存储器在空间中的基础物理的情况下,并讨论了不同的实验以及潜在的量子存储器平台和它们的性能。
2023-03-21 gr-qc physics.space-ph quant-ph
Quantum-enhanced learning of rotations about an unknown direction
我们设计的机器可以学习如何将量子比特旋转到一个最初未知的方向,并以自旋j粒子的状态编码。我们表明,一台机器配备了O(log j)量子比特的量子存储器可以胜过所有的机器与纯经典的内存,即使他们的内存的大小是任意大。对于每个有限的j,优点都存在,并且只要量子存储器被访问不超过O(j)次就持续存在。我们通过推导纯经典记忆可实现的最终性能来建立这些结果,从而提供了一个可用于实验演示量子增强学习实现的基准。
2019-08-30 quant-ph
Measurement-device-independent quantum key distribution with nitrogen vacancy centers in diamond
存储器辅助的测量设备无关的量子密钥分发(MA-MDI-QKD)最近被提出作为实现量子中继器的一个可能的中间步骤。尽管它放宽了对量子存储器的一些要求,但与设置和协议的布局相关的存储器的选择对我们击败现有无存储器系统的能力有明显的影响。在这里,我们研究了氮空位(NV)中心作为量子存储器在MA-MDI-QKD中的适用性。我们特别表明,如果我们想超越无记忆QKD系统,NV中心需要适度的腔增强。使用系统参数最可实现的今天的国家的最先进的,然后,我们预计一些总的关键速率优势的距离范围在300公里和500公里之间的空腔增强NV中心。我们的分析占的主要来源的错误,包括暗电流,通道损耗,和量子存储器的退相干。
2017-03-29 quant-ph
Coherent spin control of a nanocavity-enhanced qubit in diamond
量子信息处理的一个中心目标是通过光子实现多个静态量子存储器的有效纠缠。在固态系统中,金刚石中的氮空位(NV)中心已经成为具有第二尺度电子自旋相干时间的优秀光学可寻址存储器。最近,量子纠缠和隐形传态已经显示在两个NV存储器之间,但扩展到更大的网络需要更有效的自旋光子接口,如光学谐振器。在这里,我们证明了这样的NV纳米腔系统的光学品质因数接近10,000和电子自旋相干时间超过200 $μ$ s使用硅硬掩模制造工艺。这种自旋-光子接口与片上微波带状线集成,用于相干自旋控制,为量子网络提供了有效的量子存储器。
2014-09-10 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Atom-Resonant Heralded Single Photons by Interaction-Free Measurement
我们证明了量子存储器的铷共振预示单光子的产生。光子对是通过腔增强下变频产生的,并通过一种新型的基于原子的滤波器将带宽缩小到7 MHz,该滤波器通过“无相互作用测量”原理工作。至少94%的预言光子是原子共振的,这一点通过铷蒸气的直接吸收测量得到了证明。预示的自相关测量示出了$g_c^{(2)}(0)=0.040 \pm 0.012$,即,相对于相干态,多光子贡献被抑制25倍。所产生的先驱光子可以很容易地用于量子存储器和量子网络。
2011-02-02 quant-ph
Entanglement Distribution in Quantum Repeater with Purification and Optimized Buffer Time
本文研究了具有优化缓冲时间、噪声存储器和不完美操作的量子中继器纠缠分发,发现操作不完美时单存储器纠缠率随存储器数量增加而降低,强调了现实条件下量子中继器设计需考虑有限且不完美的操作与资源。
2023-05-23 quant-ph
Repeater-enhanced distributed quantum sensing based on continuous-variable multipartite entanglement
纠缠是量子增强应用的独特资源。当用于感测时,分布式量子传感器之间的共享纠缠使得在估计量子传感器网络的全局参数时的测量灵敏度能够获得实质性增益。然而,在纠缠分布中发生的损失很快就消耗了纠缠量子传感器相对于提供本地量子资源的传感器所享有的测量灵敏度优势。在这里,我们提出了一种可行的方法来克服纠缠分布损失,并表明纠缠量子传感器所实现的测量灵敏度击败了最佳本地资源所提供的测量灵敏度。我们的方法依赖于无噪声线性放大器(NLA)作为量子中继器。我们表明,与构建量子中继器以抑制量子密钥分发的无中继器约束的突出挑战不同,基于NLA的分布式量子传感量子中继器是可以通过现有技术实现的。因此,分布式量子传感将成为受益于量子中继器的第一个应用实例。
2018-10-22 quant-ph
Designing a compact cavity-enhanced source of entangled photons
针对量子网络对兼容量子存储器的纠缠光子需求,本文提出单腔内置两块非线性晶体的紧凑型腔增强纠缠光子源,并权衡腔复杂度、带宽与纠缠质量。
2025-03-13 quant-ph
Quantum-enhanced distributed network sensing using multiple quantum resources
Hunan Normal University(湖南师范大学);Zhengzhou University of Light Industry(郑州轻工业大学)
本文提出了一种理论方案,通过整合三种量子资源(量子催化、纠缠和压缩)来实现量子增强的分布式网络传感,展示了在多相估计中利用这些资源所带来的性能优势。
2026-05-19 quant-ph
Quantum teleportation between remote atomic-ensemble quantum memories
量子隐形传态和量子存储是实现大规模量子网络的两个关键技术。量子隐形传态利用现有的分布式纠缠作为“量子信道“,提供了一种有趣的手段,可以在远距离的位置之间忠实地传输量子态,而不需要物理载体的实际传输。量子存储器可以通过固定的物质系统控制快速飞行的光子量子比特的存储和检索,这对于实现大规模量子网络所需的可扩展性至关重要。结合这两种能力,在这里我们实现了两个远程原子系综量子存储节点之间的量子隐形传态,每个节点由1亿个铷原子组成,并通过150米的光纤连接。一个原子系综的自旋波态被映射到一个传播的光子,并与另一个与另一个系综的自旋波态纠缠的单光子进行贝尔态测量。双光子探测事件预示着成功的隐形传态,平均保真度为88(7)%。除了作为两个远程宏观物体之间的第一次隐形传态之外,我们的技术可能对量子网络中不同节点之间的量子信息传输和分布式量子计算有用。
2012-11-13 physics.atom-ph physics.pop-ph quant-ph
Cavity-enhanced storage in an optical spin-wave memory
我们报告的实验演示的光学自旋波存储器,原子频率梳(AFC)计划的基础上,存储效率大大提高了光学腔。该腔是低精细度,但在阻抗匹配制度,以实现高吸收,在我们的本质上低吸收的Eu 3+:Y2SiO5晶体。对于存储的光脉冲作为光激励(AFC回波),我们达到53%和28%的效率为2和10微秒的延迟,分别。对于一个完整的AFC自旋波存储器,我们达到了12%的效率,包括自旋波退相,这是一个12倍的增加,相对于以前的结果在这种材料。这一结果是在量子中继器和量子网络的背景下,实现基于自旋波的高效和长寿命量子存储器目标的重要一步。
2014-04-14 quant-ph
Quantum-enhanced pattern recognition
本文首次在多单元模式识别中展示量子优势,利用纠缠探针态和光子计数,结合经典后处理,在MNIST数据集上实现分类错误率优于经典方法,验证了量子增强模式识别的可行性。
2023-04-12 physics.optics quant-ph
Quantum enhanced distributed phase sensing with a truncated SU(1,1) interferometer
本文利用截断SU(1,1)干涉仪和明亮纠缠孪生光束,从理论与实验上证明分布式相位线性组合检测可超越散粒噪声极限,并扩展至多相位方案以实现随传感器数量变化的量子增强标度。
2024-03-25 quant-ph
Universe's Primordial Quantum Memories
我们提供了一个非常一般的论点,表明宇宙必须保持其量子记忆的时代比$60$ e折叠之前结束的通货膨胀。问题是,增强记忆存储容量的通用系统表现出记忆负担的现象。由于其普遍性,这种效应必须适用于德西特,因为后者由于其吉布斯-霍金熵而具有最大的记忆存储容量。德西特记忆中编码的原始信息模式最初消耗的能量很少。然而,由于吉本斯-霍金蒸发,图案的记忆负担随着时间的推移而增加,并且越来越多地对蒸发过程产生反作用。在有限的时间之后,记忆负担变得无法忍受,德西特量子断裂。如果暴胀在它的量子破裂时间之前不久就结束了,那么原始记忆模式的印记就可以被观察到。这为宇宙的开端提供了一个质的新型窗口,一种宇宙量子头发。
2018-12-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
From Bell Products to Greenberger-Horne-Zeilinger states: Quantum Memories via emergent Hamiltonians
University of Houston(休斯顿大学);Zhejiang University(浙江大学)
利用涌现哈密顿量框架,通过冻结时间演化态的本征态实现高纠缠态存储,能有效保存本地和全局量子态性质,可存储贝尔态等多粒子纠缠态。
2026-04-27 cond-mat.str-el quant-ph
Quantum-enhanced radio-frequency photonic distributed imaging
本研究探索射频光子接收机弱耦合场景下分布式成像的量子优势,提出利用换能器上转换信号并采用压缩态光源抑制噪声,数值评估表明更强的压缩显著提升合成孔径雷达成像恢复质量。
2025-03-05 quant-ph
Continuous variable distributed quantum sensing in integrated photonics
University of Bristol(布里斯托大学)
本文在集成光子芯片上演示了利用四模纠缠态对四个相移的线性函数进行分布式量子传感,实现了比散粒噪声极限低0.199分贝的纠缠增强精度,展示了可扩展的集成方案。
2026-09-17 quant-ph
Entangling quantum memories over 420 km in fiber
本文通过量子频率转换和双重相位锁定技术,在光纤中实现了两个原子系综量子存储器之间超过420公里的纠缠,并证明其纠缠概率超过无中继直接分布的信道容量。
2025-04-08 physics.optics quant-ph
Enhanced Distributed Variational Quantum Eigensolver for Large-Scale MaxCut Problem
Shenzhen SpinQ Technology Co., Ltd(深圳 spinq 科技有限公司);College of Physics and Electronic Engineering, Center for Computational Sciences, Sichuan Normal University(四川师范大学物理与电子工程学院计算科学中心);State Key Laboratory of Genome and Multi-omics Technologies, BGI Research(华大基因研究院基因组与多组学技术国家重点实验室);School of Artificial Intelligence, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学人工智能学院)
本文提出一种增强型分布式变分量子本征求解器,用于解决大规模MaxCut问题,通过混合经典-量子扰动策略提升优化效率,实现高精度结果。
2026-01-07 quant-ph
Cavity-enhanced optical readout and control of nuclear spin qubits
Max-Planck-Institut für Quantenoptik(马克斯·普朗克量子光学研究所);Technical University of Munich(慕尼黑工业大学);Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)(慕尼黑量子科学与技术中心);TUM Center for Quantum Engineering (ZQE)(慕尼黑工业大学量子工程中心)
通过腔体增强技术实现167-Er核自旋量子比特的高效光学读取与控制,为长距离光纤量子网络提供新平台。
2026-03-02 quant-ph
Distributed Quantum Dense Coding Enhanced With Non-classical Routing
Indian Institute of Science Education and Research, Pune(印度科学教育研究所浦那分校);Harish-Chandra Research Institute, A CI of Homi Bhabha National Institute(哈里什-昌德拉研究所,霍米·巴巴国立学院下属机构)
提出分布式量子密集编码协议,通过控制系统叠加编码过程,实现单量子比特系统的非经典路由。在弱纠缠和噪声态下,该协议在解码策略中表现更优,扩展到含噪声信道及多接收方时也有良好性能。
2026-07-08 quant-ph
A solid-state quantum memory based on a continuous optoacoustic system
Max Planck Institute for the Science of Light(马克斯·普朗克光科学研究所);Institute of Photonics, Leibniz University Hannover(汉诺威莱布尼茨大学光子学研究所);TU Darmstadt, Institute for Applied Physics(达姆施塔特工业大学应用物理研究所);Department of Physics, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg(埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希-阿历山大大学物理系)
本文提出一种基于光声耦合的固态量子存储方案,实现宽频带量子态存储与检索,展示了高保真度存储和检索 squeezed 及 entangled 状态的能力,验证了连续 Brillouin 光声学系统作为大规模量子存储和多模式信号处理平台的可行性。
2026-04-07 quant-ph
Entanglement buffering with two quantum memories
本文提出结合纠缠消耗、退相干和纯化的双量子存储器纠缠缓冲分析框架,推导可用性与平均消耗保真度的解析表达式,揭示二者权衡并证明持续纯化在噪声下仍能提升保真度。
2024-08-23 cs.PF quant-ph
Distributed Quantum Computation with Minimum Circuit Execution Time over Quantum Networks
针对分布式量子计算中纠缠延迟导致退相干的问题,提出量子比特分配与纠缠生成两步优化方法,并在 NetSquid 中验证其可显著降低电路执行时间。
2024-05-13 cs.ET quant-ph
Scalable and modular generation of multipartite entangled states through memory-enhanced fusion
针对大规模多体纠缠态生成的挑战,本文提出利用光子互连实现内存增强的纠缠态融合,通过异步制备和单光子干涉成功创建并验证了远程量子内存模块间的四体W态纠缠,为分布式量子信息处理铺路。
2025-04-30 quant-ph